第二種電気工事士 過去問
令和5年度下期 午前
問1 (一般問題 問1)

正解は20Vです。

この問題で求める電圧というのは、a点とb点の電位の差のことを指します。

電位は、基準の0Vの位置から電流が流れる向きを追って調べます。

電位を追う時のポイントは以下の通りです。

・電源と抵抗を通過しない限り、電位の値は変わらない

・電源を通過する時は、電源電圧の値だけ電位が増える

・抵抗を通過する時は、電圧降下の値だけ電位が減る

解法は以下のようになります

①回路に流れる電流値を求める

②電位を追う

③2点の電位の差を計算して電圧を求める

それぞれの解説は以下の通りです。

①回路に流れる電流値を求める

図の回路の電源電圧は、100V電源が2個あるので200Vです。

直列回路の電流値は、オームの法則から電源電圧200Vを合成抵抗で割って求めます。

合成抵抗の値は、直列回路の場合、抵抗を全て足して求めるので、20Ω+30Ω=50Ωです。

これにより、回路に流れる電流値は以下のように4Aと計算できます。

200(V)÷50(Ω)=4A

②電位を追う

図のa点の電位は、アースに接続されているので0Vです。

電流はa点から見て図の上向きに流れるので、上向きに電位を追っていきます。

a点から上向きに進むと、100V電源を通過するので、20Ωの抵抗の手前まで電位は100Vです。

20Ωの抵抗を通過すると、電圧降下により電位の値が減少します。

電圧降下の値は以下の通りです。

20Ω(抵抗)×4A(電流)=80V(電圧降下の値)

ここから、抵抗を通過後の電位は100Vから80Vをひいた20Vと計算できます。

電源と抵抗を通過しない限り電位は変わらないので、b点の電位は20Vです。

③2点の電位の差を計算して電圧を求める

a点が0Vでb点が20Vなので、電位の差は20Vとなるので、a-b間の電圧は20Vになります。

図のように、直流電圧と抵抗が接続されている回路の、a点とb点間の電圧を求める問題です。

回路に流れる電流をiとすると、i は次のように求められます。

i ＝ (100 [V]＋100 [V])／(20 [Ω]＋30 [Ω]) ＝４ [A]

bの点の電圧は、次のように求められます。

20 [Ω]抵抗の入口の電圧は、100 [V]です。

出口の電圧は、抵抗の電圧損失から、100 [V]－20 [Ω]×4 [A]＝20 [V] です。

したがって、b点の電圧は、20 [V]です。

a点の電圧は、接地されていることから、0 [V]です。

したがって、a－b間の電圧は、20 [V]です。

直流電源と抵抗で構成される

直列回路をオームの公式を用いて回答する問題です。

a点の電圧は接地されているので0Vになります。

20Ωの抵抗に流れる電流は100Vの電源が2つ、

20Ωと30Ωの抵抗が2つ直列に並んでいるので

I＝(100＋100)／(20＋30)＝4A

となります。

４Aの電流が流れているので20Ωの抵抗で

発生している電圧降下を求めます。

V＝20×4＝80V

20Ωの抵抗の入り口には100Vの電圧があり、

80Vの電圧降下が発生しているのでb点の電圧は

100ー80＝20Vになります。

よってa-b間の電圧は

20－0＝20Vになります。